1942年5月4－8日，在新几内亚南面的海面上，美日海军进行了“珊瑚海之战”。
由美国“约克城”号和“列克星顿”号两艘航空母舰起飞的飞机，截击了日军一支进入珊瑚海，企图攻占莫里斯比港的舰队，并将其逐回。
战斗结果，美方“列克星顿”号航空母舰被击沉，“约克城”号受到破坏。日方小型航空母舰“祥凤”号被击沉，大型航空母舰“翔鹤”号遭重创。同时，这两艘航空母舰上的舰载机几乎全部损失，许多技术娴熟的日本飞行员也被击毙。日本“瑞鹤”号航空母舰上的飞机也失去了战斗力。
这是历史上首次由航空母舰编队之间进行的海空战，双方舰队谁也看不见谁，也是历史上首次双方舰队在视距之外进行的战斗。日本人虽然击沉对方的吨位多，获得战术上的胜利，但是从战略上来讲，这次战役是美国人的一次胜利，也是日军自珍珠港以来所遭到的第一次失败。
1942年5月5日，日本大本营奉天皇敕令发布《第十八号命令》，正式下达代号为“米号作战”的中途岛作战计划。该计划的目的一是占领中途岛，二是消灭美国太平洋舰队。还要对阿留申群岛进行佯攻，以分散牵制美军。日军将动用航空母舰8艘，水上飞机母舰5艘，战列舰11艘，重巡洋舰13艘，轻巡洋舰9艘，驱逐舰68艘，潜艇24艘，扫雷舰5艘，运输舰16艘，后勤补给舰21艘，飞机700架，陆军8600人，海军23000人的庞大兵力来执行这一计划。最高指挥官为联合舰队司令山本五十六大将。
而美国太平洋舰队所能集结的，仅有3艘航空母舰（上载233架飞机）、7艘重巡洋舰和1艘轻巡洋舰，17艘驱逐舰和19艘潜艇。如果日本人集中使用兵力，中途岛的胜利将唾手可得。
该计划规定6月2日侦察编队的潜艇进入预定阵位。6月4日对阿留申群岛进行空袭。6月5日对中途岛进行空袭。6月6日实施对阿留申群岛的登陆。6月7日代号为N日，实施对中途岛的登陆。整个计划组织严密，规模宏大。这一行动的耗油量几乎相当于海军在和平时期一年的耗油量，甚至还有人说所有参战军舰的甲板面积总和比中途岛的面积还大。但该计划有一个致命的缺点，那就是犯了分散兵力的兵家大忌，当时日军在太平洋上占有绝对优势，只需集中全力实施进攻就可获胜。却反而把部队分散为几个相距遥远难以相互支援的编队，削弱了自己的优势，分散了自己的兵力，埋下失败的契机。
与偷袭珍珠港一样，日军把成功寄托于保守秘密。但是在珊瑚海，美太平洋舰队司令尼米兹却预见获悉，对方即将对莫里斯比港发动大规模的入侵。
尼米兹之所以知道这一点，完全要归功于他的作战情报处。这些情报人员日以继夜地在珍珠港海军司令部的地下室里工作。日本联合舰队发出的密码电报有90％都被这些情报人员截收了。有关中途岛行动的情报，可以说是日本海军送上门来的礼物。
早在5月1日，日本联合舰队就计划更换主要密码。由于定期更换密码，在日本海军的主要密码被罗奇福特的工作人员破译之前，外界根本无法掌握日本海军动向的情报。因为工作仓促，日本仍在使用老密码。日本的海军情报专家认为他们的的密码是不会被破译的。
但是这一次美国人却对日本人暗中进行的中途岛战役的部署了解得一清二楚。美军已经破译了日本人正在使用的JN25密码。在日军一系列发过太平洋的电报中，最引人注目的是“AF”两个字母。这一代号显然表示某一大军事行动。破译小组发现，在一份水上飞机袭击珍珠港一事的日方电报中曾经提到“AF”。电文说水上飞机奉命到“AF”附近的一个珊瑚小岛上加油。因此他们推断，“AF”只能是指中途岛。
为了进一步查实，中途岛上的海军司令部受命用浅显的英语拍了一份作为诱饵的无线电报，报告中途岛上的淡水设备发生故障。果然不久以后美军截获的一份日军密码电报声称：AF可能缺少淡水。
经过这一证实，尼米兹决定把舰队埋伏在中途岛附近，给日军迎头痛击。他知道尽管他的力量单薄，但也必须对付山本的挑战。
由于洞悉了日本方面的计划，美国太平洋舰队就能将计就计，设置陷阱。尼米兹手下第16和第17特混编队的指挥官弗莱彻少将和斯普鲁恩斯少将奉命率领航空母舰埋伏在中途岛东北320公里的海面上。虽然尼米兹上将本人相信日军的目标是中途岛，但也有人不相信，因此他将埋伏的位置选择在中途岛东北方，这样万一敌舰不是开往中途岛，他的航空母舰编队也可以转而保卫夏威夷或者美国的西海岸。
当南云中将的4艘航空母舰离开濑户内海的次日，斯普鲁恩斯少将率领他的第16特混舰队，包括“企业”号，“大黄蜂”号，6艘巡洋舰和16艘驱逐舰驶出了珍珠港。两天后，弗莱彻少将也乘著“约克城”航空母舰，率领第17特混舰队的另外2艘巡洋舰，6艘驱逐舰，跟着出发了。“约克城”号在珊瑚海战中严重受损，靠了1400名工匠超凡的努力，预计要3个月才能修好的这艘母舰，只用了3天就完工了。
1942年5月20日，投入中途岛战役的日本联合舰队，已在濑户内海中的柱岛锚地集结待命。山本发布最后命令。并进行了大规模实战演习。
5月22日，美军组建北太平洋部队，加强阿留申的防御。下辖重巡洋舰2艘，轻巡洋舰3艘，驱逐舰14艘，潜艇6艘以及岸基航空兵陆军第11航空队一部，由西奥博尔德海军少将统一指挥。
5月25日晚，山本五十六大将在他的64000吨超级战列舰“大和”号上举行宴会，把包括南云中一海军中将和草鹿龙之介海军少将在内的几百名将领请到这艘旗舰上赴宴，共祝出征胜利。日军作战准备一切就绪。同一天，罗彻福特破译出了最后的内容，向尼米兹报告日军将于6月3日进攻阿留申，6月4日进攻中途岛。
5月26日，满载著5800名士兵的日军登陆编队从塞班岛和关岛起航。阿留申群岛牵制舰队从九州北端的陆奥湾起航。
5月27日是日本的海军节，三十七年前的这天，日军取得了对马海战的胜利。清晨6时，南云的航空母舰突击舰队，徐徐开出了濑户内海，向丰后水道驶去。其它舰只上的水兵向他们欢呼打气。
5月28日，美军由2艘航空母舰，5艘重巡洋舰，1艘轻巡洋舰，9艘驱逐舰组成的第16特混编队从珍珠港起航。
5月29日晨，联合舰队的其它舰只也从濑户内海出发——打头阵的是由近藤信竹海军中将率领的中途岛攻击编队，其后是山本的旗舰“大和”号为首的主力舰队，由34艘舰只组成。
5月30日，美军由1艘航空母舰，2艘重巡洋舰，5艘驱逐舰组成以弗莱彻少将为司令的第17特混编队从珍珠港起航。同一天，日军伊—123号潜艇到达弗伦奇环礁，准备为执行侦察任务的水上飞机加油，不料发现那儿有2艘美舰在游弋，二十四小时后，美舰仍未离开，日军只得取消了原定的侦察计划。
到了6月3日黎明，迷雾更浓，甚至探照灯也不能穿透周围的一片昏暗。由于有碰撞的危险，南云不得不动用一直保持沉默的无线电，向他的舰艇发布命令。
不久，9架从中途岛起飞的美国陆军B—17型“空中堡垒”轰炸机在日军登陆舰队上方出现。但是它们的轰炸准确性太差，炸弹都白白地丢在大海里，日军的运输舰和护航舰都完好无损地向前行进。
清晨，一小队掠海飞行的美军鱼雷轰炸机又全力紧逼袭击，但只有一枚鱼雷奏效，击中了日军护航舰队后面的一艘油船。
尽管如此，山本大将还是感到忧虑不安。他原来指望南云的俯冲轰炸机会在美国人尚未怀疑有入侵舰队逼近之前，就能轰炸中途岛和岛上的飞机场，现在看来行迹已经败露。
南面，南云的突击舰队继续前进。6月3日上午10时，迷雾消失，海天明朗，前方的航路波涛汹涌，日军舰队以24节的航速破浪前进，蔚蓝色的海面上掀起层层白浪。灰色的钢铁战舰，编成一支巨大的环形队列，炮筒林立的战列舰“榛名”号和“雾岛”号不可一世，4艘大型航空母舰“赤城”号，“加贺”号，“飞龙”号和“苍龙”号，威风凛凛地航行在中央。
日军北方编队按计划出动飞机空袭阿留申群岛的首府荷兰港，摧毁了一些地面设施。由于美军早已知道日军计划，并未增派部队北上，日军的佯攻没有达到目的。
6月3日傍晚，日舰迅速地从西北方向朝中途岛聚拢，次日拂晓前就能抵达离目标320公里的起飞地点了。
此时美军的两支特混编队，由弗来彻和斯普鲁恩斯率领，正在中途岛东北方向500公里的地方。
统率这两支特混编队的弗莱彻少将正确地判断出，日军的航空母舰编队就在不远的地方。6月3日晚7:50分，他率领舰队朝著西南方向驶去。他深信第二天将是“美国海军史上最重要的日子”。次日拂晓，他就能驶抵中途岛北面，恰好能袭击日军的进攻舰队。
这是个非常了不起的判断。因为当晚美国的航空母舰离日军南云舰队只有160公里。
斯普鲁恩斯通过目视信号通知部下说：他们可能碰上占优势的敌人；日军有4－5艘航空母舰，此次战斗的胜利对美国国家安危，是极为重要的。在美国军舰上，小道消息总是不径而走。关于日本密码已经被破译，此刻正在布下陷阱的说法很快就传开了。在军官室里，饭厅里，到处都是一片振奋的情绪。
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